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任務(wù)書要求 1 要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案合理 結(jié)構(gòu)緊湊 2 繪制總裝圖 主要零件工程圖 完成 3 張 A0圖紙工作量 折合 3 撰寫設(shè)計(jì)說明書 內(nèi)容包括 課題的目的 意義 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài) 研 究的主要內(nèi)容 總體方案的擬定和主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)主要零部件并進(jìn) 行強(qiáng)度計(jì)算 條理清楚 計(jì)算有據(jù) 格式按寧波大紅鷹學(xué)院機(jī)電學(xué)院機(jī)自專業(yè) 全日制普通本科生畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 規(guī)范化要求 文字不少于 1 萬字 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 1 整體方案設(shè)計(jì) 2 機(jī)架設(shè)計(jì) 3 工作臺(tái)設(shè)計(jì) 4 焊接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 送絲機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)參數(shù) 電壓 功率 220V 1 0KW XY 軸可移動(dòng)范圍 X 1000mm Y 200mm Z 軸可移動(dòng)范圍 Z 100mm 重復(fù)精度 0 05mm 焊錫參數(shù) 點(diǎn)焊 2 組 溫度設(shè)定范圍 0 500 個(gè)人當(dāng)前要求 傳送物件用傳送帶 使物件能自動(dòng)往前運(yùn)輸 焊槍使用 2 個(gè)滾珠絲杠 能實(shí)現(xiàn)前 后上下移動(dòng) 1013 電焊機(jī)部分功能方案選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 PCD 板移動(dòng)方案選擇和設(shè)計(jì) 1 皮帶傳動(dòng) 優(yōu)點(diǎn) 中心距變化范圍廣 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 傳動(dòng)平穩(wěn) 有緩沖載荷和安全保護(hù)作用 缺點(diǎn) 外徑尺寸大 效率低 傳動(dòng)比不準(zhǔn)確 2 齒型產(chǎn)品傳送帶傳動(dòng) 優(yōu)點(diǎn) 產(chǎn)品在帶上定位方便準(zhǔn)確 缺點(diǎn) 不能適用與多種尺寸規(guī)格的 PCD 板的傳送 圖 1 1 齒形傳送帶 對(duì)比以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn) 考慮到 PCD 板的定位由其他功能部件完成不需要太精確的傳 動(dòng) 而且生產(chǎn)中 PCD 板的規(guī)格不固定 所以采用皮帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu) 皮帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 如圖 1 2 所示 圖 1 2 皮帶傳動(dòng)整體結(jié)構(gòu) 皮帶由兩端的傳動(dòng)輪帶動(dòng) 為了防止皮帶由于自身及運(yùn)送的板件的重力作用而產(chǎn)生的皮帶 中部高度有所下降對(duì)生產(chǎn)造成的不良影響 在皮帶的下方增加了高度一致的皮帶傳動(dòng)輔助 輪 輔助輪的應(yīng)用也能增加皮帶的承重能力 為了便于傳動(dòng)帶輪的安裝調(diào)試 或者防止在使用過程中皮帶產(chǎn)生的松弛 設(shè)計(jì)了如圖 1 3 所示的滾輪微調(diào)裝置 用于調(diào)節(jié)滾輪的位置和皮帶輪的張緊 圖 1 3 滾輪微調(diào)裝置 2 托架的移動(dòng)方案選擇 1 普通皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)托架 優(yōu)點(diǎn) 成本低 缺點(diǎn) 傳動(dòng)比不準(zhǔn)確 容易打滑 定位不精確 2 鏈傳動(dòng)帶動(dòng)托架 優(yōu)點(diǎn) 傳動(dòng)無彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象 能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比 傳動(dòng)效率較高 軸上的徑向壓 力較小 鏈傳動(dòng)較于摩擦傳動(dòng)的帶傳動(dòng) 還具有結(jié)構(gòu)較為緊湊 能在高溫及速度較低的情況下 工作 在與齒輪傳動(dòng)相比較 鏈傳動(dòng)的制造與安裝精度要求較低 成本低廉 在遠(yuǎn)距離傳動(dòng)時(shí) 其 結(jié)構(gòu)比齒輪傳動(dòng)輕便 缺點(diǎn) 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比 磨損后易發(fā)生跳齒 工作時(shí)有噪音 不宜在載 荷變化很大和急速反向的傳動(dòng)中應(yīng)用 3 同步帶帶動(dòng)托架 同步帶的優(yōu)點(diǎn) 無滑動(dòng) 能保證固定的傳動(dòng)比 預(yù)緊力較小 軸和軸承上所受的載荷小 帶的厚度小 單位長(zhǎng)度的質(zhì)量小 故允許的線速度較高 帶的柔性好 故所用帶輪的直徑可以較小 傳動(dòng)效率高 節(jié)能效果好 傳動(dòng)比范圍大 結(jié)構(gòu)緊湊 維護(hù)保養(yǎng)方便 運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低 惡劣環(huán)境條件下能正常工作 缺點(diǎn) 安裝時(shí)中心距的要求嚴(yán)格 綜合以上各方案優(yōu)缺點(diǎn) 由于同步帶兼有普通帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)也較鏈傳動(dòng)輕 便維護(hù)方便 所以采用同步帶傳動(dòng)帶動(dòng)托架的方式 3 支承托架方案選擇和設(shè)計(jì) 1 滑桿支承方式 兩根平行滑桿一根固定 另一端可調(diào) 優(yōu)點(diǎn) 調(diào)節(jié)方便 移動(dòng)平穩(wěn) 造價(jià)相對(duì)較低 2 本機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)采用滑桿支承方式 滑竿 同步帶機(jī)構(gòu)與床身托架的配合如圖 1 4 1 5 所示 圖 1 4 滑竿 同步帶機(jī)構(gòu)與床身托架配合示意圖 圖 1 5 滑竿 同步帶機(jī)構(gòu)與床身托架配合示意圖 另一側(cè) 為了調(diào)節(jié)兩根滑桿的平行度 設(shè)置了如圖 1 6 所示的兩個(gè)滑桿微調(diào)裝置 并且為了方便安 裝和調(diào)節(jié)操作將此調(diào)節(jié)裝置設(shè)計(jì)在與同步帶不同側(cè)的滑桿上 而與同步帶同側(cè)的滑桿則是 固定的 圖 1 6 滑桿位置調(diào)節(jié)裝置 4 床身與底座安裝方案選擇 1 床身與底座固連方式 優(yōu)點(diǎn) 設(shè)備總體結(jié)構(gòu)剛度好 缺點(diǎn) 帶輪難以安裝和調(diào)節(jié) 2 床身與底座分開方式 優(yōu)點(diǎn) 帶輪和床身都能便于調(diào)節(jié) 自動(dòng)電焊機(jī)設(shè)計(jì)方案 目前 市場(chǎng)上存在著各式各樣的電焊機(jī)設(shè)備 如 MZ 自動(dòng)埋弧焊機(jī) 可 以焊接開坡口或不開坡口的對(duì)接焊縫 搭接焊縫 角焊縫及容器密封焊 此種 焊縫可位于水平面或水平面成 10 度角的斜面上 但是 焊機(jī)需要人工輸送板料 而且每次只能焊接一個(gè)點(diǎn) DNZ 單面雙點(diǎn)焊機(jī)雖然可以一次加工兩個(gè)焊點(diǎn) 但 是板料的輸送依然需要工人手工完成 焊接的人工利用率不高 由于存在著上述的各項(xiàng)問題 因此 設(shè)計(jì)一種自動(dòng)電焊機(jī)設(shè)備是必要的 本 項(xiàng)目以惠州 公司名 PCB 板上電池焊接為背景 設(shè)計(jì)了一款自動(dòng)電焊機(jī) 各功能模塊如下 一 PCB 板加工 電焊 前的位置粗調(diào) 為了實(shí)現(xiàn) PCB 板電池的自動(dòng)焊接 在其進(jìn)入電焊前 必須對(duì)板的擺放位置 進(jìn)行粗調(diào) 使板的擺放方向與電焊加工時(shí)的精確位置大致相同 1 方案一 人工放板 目前 該公司都是用人工放板的形式 每名工人既是板的拾放著 又是板的 焊接著 若在電焊工序采用機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備后 工人只需負(fù)責(zé)拌料的上架 下架 工作臺(tái) 勞動(dòng)力利用率低下 不利用減員增效 2 方案二 V 型縮口裝置調(diào)整 滇池安裝在 PCB 板上工序與電焊工序間采用傳遞帶連接 前道工序完成后 只需把 PCB 板放到傳遞帶上即可 在板的傳輸過程中 由于 V 型縮口的作 用 板的方向不斷調(diào)整 當(dāng)板進(jìn)入縮口的平行槽裝置時(shí) 板的朝向與加工時(shí) 的要求已經(jīng)大致相同 為實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用的功能 要求加工不同尺寸規(guī)格的 PCB 板 所以 V 型縮口的大小必須可調(diào)節(jié) V 型縮口采用如圖 1 1 所示結(jié) 構(gòu) 圖 1 1 V 型縮口裝置 二 電焊加工前后 PCB 板的輸送裝置 參考目前手工電焊加工過程 焊槍頭與焊點(diǎn)之間有一個(gè)相對(duì)接近運(yùn)動(dòng) 焊 接完成后 在相對(duì)離開的過程 因此 在設(shè)計(jì)自動(dòng)焊接機(jī)時(shí) 可分為焊槍頭下 降和 PCB 板上勝兩種方案 1 方案一 PCB 板上升的自動(dòng)電焊方案 本項(xiàng)目中 PCB 板上安裝電池面水平 所以 可以以電池母線構(gòu)成的平面 為基準(zhǔn) 加工焊接 考慮到 有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)機(jī)構(gòu) 盡可能把結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)裝置為活動(dòng)件 的原則 本項(xiàng)目中 安裝有焊槍的裝置較復(fù)雜 而 PCB 板的頂升裝置相對(duì) 較簡(jiǎn)單 因此 在本方案設(shè)計(jì)時(shí)采用焊槍 Z 向不動(dòng) 而升降 PCB 板的思路 在升降 PCB 板方案設(shè)計(jì)時(shí) 由于現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的 PCB 板又可分為支托電池的頂 升裝置與支撐 PCB 板邊沿頂升裝置兩種 2 1 1 支持電池的頂升裝置傳輸帶設(shè)計(jì) 通過加工前位置粗調(diào)裝置后 PCB 板在傳輸帶上的位置擺放精度已經(jīng) 與電焊加工所需精度十分接近 因此 在該方案中 采用兩根平行帶傳輸方 式 在該設(shè)計(jì)方案中當(dāng)傳感器檢測(cè)到有 PCB 板時(shí) 控制系統(tǒng)停止傳輸帶的 運(yùn)動(dòng) 托架向上運(yùn)動(dòng) PCB 板進(jìn)入托架內(nèi) 2 1 2 支撐 PCB 板邊沿頂升裝置的設(shè)計(jì) 由工廠的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研 PCB 板上電池安裝好后 外邊緣仍然還有一段余 量 因此 可以采用兩根平行條支撐板邊沿上升的方式 在該方案設(shè)計(jì)中當(dāng)傳感器檢測(cè)到有 PCB 板時(shí) 控制系統(tǒng)停止傳輸帶的 運(yùn)動(dòng) 托板上升 頂升 PCB 板 方案分析 2 1 1 節(jié)設(shè)計(jì)方案中 當(dāng)傳感器感應(yīng)到有 PCB 板到來后 傳 輸帶運(yùn)動(dòng)停止 U 型托架上升 由于 V 型斜面的作用 PCB 板再托架中下 滑過程中 X 向不斷調(diào)整 當(dāng) PCB 板滑落到槽底時(shí) X 向以達(dá)到設(shè)計(jì)為止 Y 軸方向需要采用外部裝置實(shí)現(xiàn)調(diào)整 在方案設(shè)計(jì)中如采用此種結(jié)構(gòu)當(dāng)托架 上升到設(shè)計(jì)高度時(shí) 氣缸運(yùn)動(dòng) 實(shí)現(xiàn) PCB 板 Y 方向的調(diào)節(jié) 優(yōu)點(diǎn) 電焊過程中 焊槍 Z 向不運(yùn)動(dòng) 只是升降 PCB 板 結(jié)構(gòu)相對(duì)較 簡(jiǎn)單 缺點(diǎn) PCB 板的 X 向調(diào)整完全取決于 V 型塊的斜面 對(duì)斜面的精度要 求太高 有時(shí)會(huì)出現(xiàn) PCB 板一端已到達(dá)托架內(nèi)底 而一端仍搭在斜面上的 情況 成功率難以保證 2 1 2 節(jié)設(shè)計(jì)方案中 當(dāng)傳感器感應(yīng)到有 PCB 板到來后 傳輸帶停止運(yùn) 動(dòng) 邊沿托板上升頂升 PCB 板 此方案中 PCB 板的 X Y 向安裝調(diào)整裝 置 可以采用氣缸調(diào)節(jié)裝置 優(yōu)點(diǎn) 不需要設(shè)計(jì)高精度斜面的 V 型托架 在設(shè)計(jì)工程中 調(diào)節(jié)如氣 缸的位置就可以精確定位 PCB 板 缺點(diǎn) 加工件的 PCB 板是由 12 塊小板接成的一塊大板 該方案只是對(duì) 大板的兩條外邊沿支撐 在氣缸撞擊 焊槍電焊過程可能會(huì)把大板壓開 上述兩種方案在設(shè)計(jì)思路上都需要用頂升裝置 升降 PCB 板 然后通 過汽缸調(diào)節(jié)板的位置精度 2 方案二 焊槍頭下降的自動(dòng)電焊方案 采用焊槍頭 Z 向運(yùn)動(dòng) 而 PCB 板不升降運(yùn)動(dòng)的裝置 雖然焊槍頭固定 部分的裝置較簡(jiǎn)單 但是引入了 PCB 板傳輸帶的設(shè)計(jì)與頂升裝置的設(shè)計(jì) 而且 由于頂升裝置的不同 氣缸調(diào)整裝置的設(shè)計(jì)難度也會(huì)改變 總體上說 采用 有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)機(jī)構(gòu) 盡可能把結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)裝置為活動(dòng)件 原則 在本項(xiàng)目中并沒有發(fā)揮出它的優(yōu)勢(shì) 所以 在本項(xiàng)目中采用 PCB 板相對(duì)不 動(dòng) 而焊槍頭升降運(yùn)動(dòng)的裝置 在設(shè)計(jì)方案中采用的傳輸帶裝置如圖 2 1 所 示 圖 2 1 齒形帶傳送裝置 當(dāng) PCB 板經(jīng)過 V 型縮口裝置后 被送上齒形帶 合理設(shè)計(jì)齒形帶上向 鄰齒間的距離 使兩齒間距剛好為一節(jié)電池的寬度 當(dāng) PCB 板運(yùn)動(dòng)到齒形 帶上后 板的 X 向精度已經(jīng)調(diào)好 Y 向的精度仍需用氣缸調(diào)節(jié) 由于 X 向 已經(jīng)受齒固定 所以 軸向只需一次即可調(diào)節(jié)到位 齒形帶上兩齒間的距離也可以設(shè)計(jì)成一整塊 PCB 板的長(zhǎng)度 這樣 兩 齒間正好容納一塊 PCB 板塊 比較上述齒形帶的兩種設(shè)計(jì)方案可知 當(dāng)齒間距為一整塊 PCB 板時(shí) 需要嚴(yán)格控制板上帶的位置 否則 會(huì)出現(xiàn)整塊板是在一個(gè)齒上的情況 精 度不容易控制 采用兩齒間距剛好為一節(jié)電池的寬度的設(shè)計(jì)方案 每節(jié)電池 均由兩個(gè)齒定位 向定位精度較高 采用齒形帶可以實(shí)現(xiàn) 向的定位 減小結(jié)構(gòu)復(fù)雜度 但是 因?yàn)辇X形帶 在此方案中也既是加工平臺(tái) 因此 需要帶上擺放一平臺(tái) 防止在電焊過程 中 受力影響發(fā)生齒形帶變形 影響焊接精度 三 焊槍自動(dòng)化設(shè)計(jì) 3 1 焊槍沿傳輸帶方向傳動(dòng)設(shè)計(jì) 向 在本項(xiàng)目設(shè)計(jì)中 當(dāng) PCB 板到達(dá)設(shè)計(jì)位置停止運(yùn)動(dòng)后 焊槍裝置安裝在龍 門架上 在控制系統(tǒng)的作用下 向下運(yùn)動(dòng)完成一次焊接動(dòng)作 提升 然后 沿 方向前進(jìn)一定距離 由向下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行焊接 直到整塊 PCB 板上的焊點(diǎn) 加工完成為止 3 1 1 方案一 平帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 龍門架橫跨在傳送帶兩端 在機(jī)床的平行軌道上 一條設(shè)計(jì)成內(nèi)嵌平 帶機(jī)構(gòu) 一條蛇集成導(dǎo)軌裝置 龍門架一端固定在平帶上 另一端與導(dǎo)軌 圓柱配合 當(dāng)平帶運(yùn)動(dòng)時(shí) 龍門架既即可沿傳輸帶方向 向 左右移動(dòng) 采用平帶裝置 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單 但是由于平帶與帶輪之間會(huì)發(fā)生相對(duì)滑 動(dòng) 而龍門架的運(yùn)動(dòng)位置是由帶輪控制 因此 會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)不到位的情況 影響加工精度 3 1 2 方案二 齒輪齒條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由 3 1 1 分析可知 采用平帶結(jié)構(gòu) 會(huì)由于平帶的相對(duì)滑動(dòng) 導(dǎo)致運(yùn)動(dòng) 精度不高 因此 在本方案中 采用齒輪齒條傳動(dòng) 齒輪軸固定在龍門架 上 齒條固定在機(jī)座上 通過控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)龍門架沿 向的運(yùn)動(dòng) 由于是齒輪齒條傳動(dòng) 龍門架的運(yùn)動(dòng)精度較高 但是由于齒輪 齒條機(jī)構(gòu)沒有引入導(dǎo)軌平衡裝置 由于另一側(cè)是圓柱配合 若龍門架繞 軸的傾覆力矩會(huì)導(dǎo)致龍門架發(fā)生傾斜 齒輪齒條分離 3 1 3 方案三 同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 由 3 1 1 和 3 1 2 節(jié)分析可知 平帶傳動(dòng)雖然能實(shí)現(xiàn)龍門架在 軸繞向上不 發(fā)生傾斜 但是傳動(dòng)位置精度上不精確 而齒輪齒條傳動(dòng)方案雖然解決了 傳動(dòng)精度問題 但是卻引入了龍門架傾斜的問題 因此 結(jié)合上述兩種方 案思路 本項(xiàng)目中采用同步帶傳動(dòng)的思想 吸收了平帶傳動(dòng)和齒輪齒條傳 動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) 同時(shí)較好的克服了上述兩種方案的缺點(diǎn) 同步帶結(jié)構(gòu)的示意圖 如圖 3 1 所示 圖 3 1 同步帶傳送示意圖 如圖 3 1 所示 滾輪裝置保證即使龍門架受到繞 軸的傾覆力矩仍然能保持 水平 同步帶裝置在傳動(dòng)過程中不打滑 從而能精確控制龍門架的運(yùn)動(dòng)位 置 3 2 焊槍沿龍門架橫梁方向的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 向 在本項(xiàng)目中 一塊 PCB 板一行需要焊接的地方有四點(diǎn) 而只用一把焊槍在 工作節(jié)拍上就被否定了 所以采用龍門架上四把焊槍頭并聯(lián)的設(shè)計(jì)方案 目前 工廠代加工的 PCB 板上都是一行四個(gè)焊點(diǎn) 因此 可以采用四把焊 槍并聯(lián)的機(jī)構(gòu) 焊槍裝置每次運(yùn)動(dòng)能對(duì)四個(gè)焊點(diǎn)同時(shí)加工 提高了加工效率 焊槍的裝置可以考慮如下的設(shè)計(jì)方案 3 2 1 四把焊槍頭分別與龍門架連接的設(shè)計(jì)方案 考慮到 PCB 板上電池的間隙可能變化 因此 四把焊槍間的距離應(yīng)該設(shè)計(jì) 為可調(diào)的 四把焊槍即可單獨(dú)實(shí)現(xiàn)下移焊接 又可以通過控制系統(tǒng)控制四把焊 槍同時(shí)運(yùn)動(dòng) 同時(shí) 在 PCB 板上焊接一行焊點(diǎn) 但是由于四把焊槍分開控制 需要四個(gè)下移裝置 加大了成本的投入 3 2 2 四把焊槍做成整體后與龍門架相連的設(shè)計(jì)方案 由 3 2 1 節(jié)所述的方案需要四個(gè)移動(dòng)裝置 不僅加大了成本投入 而且 為 了達(dá)到四把焊槍下移高度一致 需要很高的安裝精度 在本方案中 把四把焊 槍做成一個(gè)整體 然后與龍門架線連 只需要一個(gè)下移驅(qū)動(dòng)裝置 而且 四把 焊槍的下移距離能夠保證始終一致 示意圖如圖 3 2 圖 3 2 焊槍與龍門架的相連裝置 如圖 3 2 所示 四把焊槍安裝在同一個(gè)滑塊上 滑塊通過夾緊裝置連接在 龍門架上 通過此種結(jié)構(gòu) 當(dāng)下移裝置向下移動(dòng)一段距離時(shí) 四把焊槍移動(dòng)距 離始終一樣 提高了加工精度 微調(diào)裝置 通過安裝彈簧片 可以分別實(shí)現(xiàn)四 個(gè)焊槍頭的微調(diào) 為了實(shí)現(xiàn)焊槍之間的距離可以隨意調(diào)節(jié) 焊槍與龍門架的相連裝置采用彈 簧片卡盤裝置 裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 3 3 所示 圖 3 3 彈簧片卡盤裝置 如圖 3 3 所示 手動(dòng)拉動(dòng)卡子 卡盤裝置上的卡子在彈簧片的作用下可以實(shí) 現(xiàn)左右移動(dòng) 當(dāng)卡盤安裝到工字梁上后放開卡子卡子在彈簧里的作用下扣緊工 字梁實(shí)現(xiàn)固定 3 3 焊槍升降傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 向 由第二章的分析 確定了 PCB 板沿 Z 向不運(yùn)動(dòng) 所以 為了實(shí)現(xiàn)焊接 必須是 焊槍能夠上下移動(dòng) 目前 市場(chǎng)上流行直線運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置有氣缸和絲桿機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)等 3 3 1 氣缸傳動(dòng)下移裝置設(shè)計(jì)方案 在 3 2 2 節(jié)中設(shè)計(jì)的滑塊裝置與焊槍間安裝一氣缸 滑塊裝置與焊槍分別連接 在氣缸與活塞上 控制壓力源輸送的氣體可以實(shí)現(xiàn)焊槍的升降運(yùn)動(dòng) 示意圖如 圖 3 4 所示 圖 3 4 氣缸控制焊槍的上下運(yùn)動(dòng)裝置 如圖 3 4 所示 控制系統(tǒng)通過控制氣體的進(jìn)出實(shí)現(xiàn)活塞的升降 從而實(shí)現(xiàn) 焊槍的升降運(yùn)動(dòng) 采用氣動(dòng)裝置能夠快速實(shí)現(xiàn)焊槍的升降運(yùn)動(dòng) 但是啟動(dòng)很難 控制焊槍的移動(dòng)精度 而且氣動(dòng)裝置易發(fā)生漏氣 如圖 3 6 所示機(jī)構(gòu) 活塞下 端還安裝有焊槍等 在重力作用下 易發(fā)生下滑現(xiàn)象 導(dǎo)致控制不精確 即使 在焊接不需要時(shí) 氣源仍需要開啟 否則 活塞在重力作用下運(yùn)動(dòng)到最下端 下次很難把活塞上拉 抽 壓真空了底部 3 3 2 絲桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)下移裝置設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì) 由 3 3 1 節(jié)中氣缸氣壓驅(qū)動(dòng)可知 裝置到氣源 密封性要求極高 而且運(yùn)動(dòng)精度 難以控制 在本方案中 絲桿機(jī)構(gòu)示意圖如圖 3 5 所示 圖 3 5 絲桿控制焊槍上下運(yùn)動(dòng)裝置 如圖 3 5 所示 控制系統(tǒng)控制絲桿機(jī)構(gòu)中電機(jī)的啟停 實(shí)現(xiàn)焊槍的升降運(yùn) 動(dòng) 已知螺距后 通過控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)可以精確的控制焊槍移動(dòng)的距離 而且 絲桿機(jī)構(gòu)相比于氣動(dòng)裝置不會(huì)有突然沖擊現(xiàn)象 四 輔助裝置設(shè)計(jì) 4 1 廢氣處理裝置設(shè)計(jì)方案 由于焊接過程中存在高壓作業(yè) 而焊絲內(nèi)有松香等助焊劑 因此 在焊接過程 中有廢氣產(chǎn)生 若不及時(shí)把廢氣排除會(huì)惡化工作環(huán)境 由于整套焊機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸 不是很大 可以采用一密封罩套住焊機(jī)的方案 然后用管子把密封罩與詩外連 通 通過此方法可以把廢氣導(dǎo)出室外 但是 由于密封罩會(huì)阻礙工作人員的觀 察 不易及時(shí)排除電焊機(jī)內(nèi)部的隱患 而且 廢氣直接排放到室外會(huì)污染環(huán)境 因此 本項(xiàng)目采用在電焊焊接點(diǎn)處加一抽氣裝置 把焊接過程產(chǎn)生的廢氣抽入 一容器 經(jīng)處理后再排放到大氣中的方案 裝置示意圖如圖 4 1 所示 圖 4 1 廢氣抽除裝置 圖 4 1 中 通過調(diào)節(jié)鉸鉸點(diǎn) 可以控制抽氣管的位置 實(shí)現(xiàn)廢氣的完全抽出 4 2 焊槍頭上廢渣處理裝置設(shè)計(jì)方案 焊槍在焊接過程中 并不能保證焊絲能夠全部附在管腳上 經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)焊錫 附在焊槍頭上的情況 時(shí)間久了 焊槍頭上附上一層焊錫 影響焊槍頭的導(dǎo)熱 性 浪費(fèi)電能 因此 目前在人工電焊過程中 經(jīng)常在焊接一定數(shù)量后擦拭焊 槍頭 除掉依附焊錫 在本項(xiàng)目中 由于采用自動(dòng)化電焊 若停機(jī)下來擦拭焊 槍頭 不僅浪費(fèi)勞動(dòng)力 而且影響加工效率 因此 本方案中采用高壓氣吹方 式除掉焊槍頭上的依附物 裝置示意圖如圖 4 2 所示 圖 4 2 廢物吹除裝置 如圖 4 2 所示 通過調(diào)節(jié)鉸鏈點(diǎn) 可以控制吹氣管與焊槍頭之間的夾角 在 焊接一定數(shù)量的焊頭后 啟動(dòng)吹氣管裝置 吹除依附物 4 3 焊絲輸送裝置設(shè)計(jì)方案 目前 工廠內(nèi)工人電焊時(shí) 采用的是一手推漢強(qiáng)烙鐵 一手輸送焊絲的方式 實(shí)現(xiàn)焊接 采用自動(dòng)電焊后 需要在每次電焊后 焊絲自動(dòng)進(jìn)給一段 便于下 次電焊 在本項(xiàng)目中 采用滾輪裝置驅(qū)動(dòng)焊絲的進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 在通過導(dǎo)管輸送到 焊槍頭實(shí)現(xiàn)電焊 焊絲輸送裝置示意圖如圖 4 3 所示 圖 4 3 焊絲輸送裝置 如圖 4 3 所示 控制系統(tǒng)控制滾輪裝置運(yùn)動(dòng) 實(shí)現(xiàn)焊絲的自動(dòng)進(jìn)給 由第 三章可知 焊槍能夠上下運(yùn)動(dòng) Z 向移動(dòng) 但焊槍頭的運(yùn)動(dòng)位移很小 焊絲的 伸出量不大 不會(huì)妨礙到焊槍頭的運(yùn)動(dòng) 因此可以把焊絲卷與滾輪裝置分別裝 在龍門架與焊槍上 即將焊絲卷固定在龍門架上 4 4 焊槍裝配體方案設(shè)計(jì) 綜合第 4 章中輔助裝置的結(jié)構(gòu)分析 為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)裝置在整機(jī)焊接過程中 能夠協(xié)調(diào)工作 需要把各輔助裝置裝配到一體 下面給出幾種裝配方式 通過 分析各種方式的優(yōu)缺點(diǎn) 最后采用最優(yōu)方式 裝配體示意圖如圖 4 4 4 5 所示 圖 4 4 焊槍裝配體方式一 圖 4 5 焊槍裝配體方式二 比較圖 4 4 和 4 5 可以知道 在 PCB 板上的焊點(diǎn)間距比較小 所以 采用圖 4 4 所示的方式較好 5 整體設(shè)計(jì)方案 5 1 工作臺(tái)的設(shè)計(jì)方案 在本方案設(shè)計(jì)中 為了便于傳送帶和傳動(dòng)輪安裝 需要把工作臺(tái)設(shè)計(jì)成可以 拆卸的活動(dòng)機(jī)構(gòu) 機(jī)構(gòu)示意圖如圖 5 1 所示 圖 5 1 活動(dòng)機(jī)座示意圖 在工作臺(tái)上安裝好傳送帶 龍門架 滾輪后 把工作臺(tái)固定在基座上 基 座示意圖如圖 5 2 所示 圖 5 2 基座示意圖 5 2 焊槍擺放位置設(shè)計(jì)方案 在本方案中 考慮到每塊板電焊的時(shí)間在 6s 之內(nèi) 結(jié)合電焊和待焊接 PCB 板的特點(diǎn) 因此 需要四把焊槍同時(shí)運(yùn)動(dòng) 焊槍的擺放位置可以采用四把焊槍 朝一個(gè)方向傾斜 三把焊槍同邊與另一把焊槍異邊或者四把焊槍交替擺放的方 式 擺放示意圖如圖 5 3 5 5 所示 圖 5 3 三把焊槍同邊與另一把焊槍一邊的安裝方式 圖 5 4 四把焊槍同邊的安裝方式 圖 5 5 四把焊槍兩兩交錯(cuò)安裝的方式 5 3 PCB 板固定方案設(shè)計(jì) 在第二章已經(jīng)討論過幾種 PCB 板的傳送 定位方式綜合各種方法的優(yōu)缺點(diǎn) 設(shè)計(jì)如下的 PCB 板固定方案 設(shè)計(jì)思路如下 工人在板料上安裝好電池后 把 PCB 板電池朝下放置在傳 送帶上 PCB 板經(jīng)過 V 型縮口后到達(dá) Y 向定位塊 同時(shí) PCB 板接觸 X 向的定 位擋板 當(dāng) PCB 板完全觸發(fā) X 向擋板上的傳感器后 此時(shí) PCB 板的 X 向已經(jīng) 位置調(diào)整準(zhǔn)確 傳送帶停止轉(zhuǎn)動(dòng) Y 向氣缸運(yùn)動(dòng)夾緊 PCB 板從而把板料固定 為了方便加工完成后的 PCB 板能夠順利的傳送到下道工序 X 向的擋板必 須能夠在 PCB 板加工完成后自動(dòng)讓開的功能 在本設(shè)計(jì)方案中 采用氣缸控制 的旋轉(zhuǎn)裝置 裝置示意圖如圖 5 6 所示 圖 5 6 PCB 板位置調(diào)整 固定裝置 5 4 同步帶滑動(dòng)絲桿方案設(shè)計(jì) 本方案中 龍門架的 X 向傳動(dòng)由同步帶驅(qū)動(dòng) 為了提高同步帶的控制精度 需要把整個(gè)龍門架的重量轉(zhuǎn)移到基座上 所以在基座的兩邊設(shè)計(jì)采用平行的光 桿承擔(dān)龍門架的重量 由于對(duì)兩光桿的平行度要求很高 因此在本方案中設(shè)置 微調(diào)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)光桿平行度的微調(diào) 機(jī)構(gòu)示意圖如圖 5 7 5 8 所示 圖 5 7 光桿安裝裝置一 圖 5 8 光桿安裝裝置二 5 5 自動(dòng)電焊機(jī)整體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 自動(dòng)電焊機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn) PCB 板料的位置調(diào)整 板料固定 自動(dòng)電焊 板料輸 送等功能 綜合上述各種功能的設(shè)計(jì)模塊 得到自動(dòng)電焊機(jī)的整體設(shè)計(jì)方案 整體方案示意圖如圖 5 9 所示 圖 5 9 整體裝配機(jī)構(gòu) 傳送帶的設(shè)計(jì) 采用平帶傳動(dòng) PCB 板在進(jìn)入傳送帶之前 先人工安裝好電池 通過一塊平板 裝置 限制電池 Z 方向的運(yùn)動(dòng) 防止電池脫離 PCB 板 固定好后 人工 或滾 筒自動(dòng)翻轉(zhuǎn) 將其轉(zhuǎn)到與傳送帶水平的位置上 用右手將 PCB 板推到傳送帶上 經(jīng)過 V 型縮口 慢慢調(diào)整 PCB 板的位置 當(dāng)傳感器檢測(cè)到 PCB 板到焊槍頭下 方的時(shí)候 對(duì)角線上的兩個(gè)氣缸作用 活塞推動(dòng) 對(duì) PCB 板進(jìn)行 X Y 向精 確定位 自動(dòng)電焊機(jī)焊槍 Z 向傳動(dòng)和焊槍與龍門架連接裝置設(shè)計(jì)方案 一 Z 向傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 在本項(xiàng)目中 焊槍的 Z 向運(yùn)動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)焊槍的焊接功能 要實(shí)現(xiàn)焊槍的 Z 向運(yùn)動(dòng) 可以采用氣動(dòng)裝置 液壓裝置 絲桿裝置等 1 1 氣動(dòng)裝置設(shè)計(jì)方案 氣動(dòng)裝置如圖 1 1 所示 具有運(yùn)動(dòng)快速 氣源安裝方便等優(yōu)點(diǎn) 如今在各 類型工廠中得到廣泛的運(yùn)用 但是 由于氣動(dòng)裝置氣壓難以保證穩(wěn)定 很難實(shí) 現(xiàn)微量調(diào)節(jié) 而且 對(duì)氣缸的密封性要求很高 增加了成本的投入 所以 在 需要對(duì)裝置實(shí)現(xiàn)微調(diào)的機(jī)構(gòu)中一般不采用氣動(dòng)裝置 圖 1 1 氣動(dòng)閥 1 2 液壓裝置設(shè)計(jì)方案 液壓裝置如圖 1 2 所示 具有徑向尺寸小 重量輕 扭矩大 輸出軸較大的徑向與軸 向外力 起動(dòng)效率高 0 87 0 9 低速穩(wěn)定性好 傳動(dòng)效率高 低噪音 經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn) 但是液壓裝置運(yùn)動(dòng)速度較小 而且 液壓油容易泄露 污染工作臺(tái) 所以液壓裝置一般用 在輸出力較大的場(chǎng)合 圖 1 2 液壓閥 1 3 絲桿裝置設(shè)計(jì)方案 滾珠絲杠如圖 1 3 所示 能夠?qū)⒒剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng) 或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng) 轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 滾珠絲杠的特點(diǎn) 1 與滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩為 1 3 由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲母之間有很多滾珠在做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng) 所以能得到較高 的運(yùn)動(dòng)效率 與過去的滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩達(dá)到 1 3 以下 即達(dá)到同樣運(yùn)動(dòng) 結(jié)果所需的動(dòng)力為使用滾動(dòng)絲杠副的 1 3 在省電方面很有幫助 2 高精度的保證 滾珠絲杠副在制造過程中在研削 組裝 檢查各工序的工廠環(huán)境方面 對(duì)溫 度 濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制 由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證 3 微進(jìn)給可能 滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動(dòng) 所以啟動(dòng)力矩極小 不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣的爬 行現(xiàn)象 能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給 4 無側(cè)隙 剛性高 滾珠絲杠副可以加予壓 由于予壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)值 進(jìn)而得到較高的剛性 滾珠絲杠內(nèi)通過給滾珠加予壓力 在實(shí)際用于機(jī)械裝置等時(shí) 由于滾珠的斥力可 使絲母部的剛性增強(qiáng) 5 高速進(jìn)給可能 滾珠絲杠由于運(yùn)動(dòng)效率高 發(fā)熱小 所以可實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給 運(yùn)動(dòng) 圖 1 3 絲桿機(jī)構(gòu) 綜合上述各種裝置的優(yōu)缺點(diǎn) 結(jié)合本方案中焊槍的運(yùn)動(dòng)控制 所以 在本方案中采用絲 桿傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)焊槍的上下電焊動(dòng)作 圖 1 4 Z 向絲桿傳動(dòng)示意圖 如圖 1 4 所示 龍門架和下面的焊槍連接裝置通過絲桿機(jī)構(gòu)連接 在絲桿 的兩邊安裝兩根導(dǎo)向柱 可以保證下面的焊槍機(jī)構(gòu)只是沿 Z 向的平動(dòng) 而不產(chǎn) 生繞 Z 軸的轉(zhuǎn)動(dòng) 二 焊槍機(jī)構(gòu)與絲桿機(jī)構(gòu)連接裝置方案設(shè)計(jì) 為了使焊槍機(jī)構(gòu)有更大的柔性 在設(shè)計(jì)連接機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)該盡可能的使各把焊 槍之間的距離能夠方便的調(diào)節(jié) 為了達(dá)到焊槍之間的距離能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)節(jié)可以采 用絲桿機(jī)構(gòu) 螺栓連接機(jī)構(gòu) 卡盤機(jī)構(gòu)等 2 1 采用絲桿機(jī)構(gòu)的連接裝置設(shè)計(jì) 絲桿機(jī)構(gòu)具有高精度保證 無側(cè)縫隙 剛度高 微進(jìn)給的優(yōu)點(diǎn) 如果 4 把 焊槍都分別采用絲桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)間距調(diào)節(jié) 可以實(shí)現(xiàn)間距的精確調(diào)節(jié) 而且調(diào) 節(jié)較方便 但是 由于制造高精度的絲桿機(jī)構(gòu)成本很高 當(dāng)所需機(jī)構(gòu)精度沒有 達(dá)到微米級(jí)別時(shí) 采用絲桿機(jī)構(gòu)的使用成本太高 如果每把焊槍分別采用絲桿 機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié) 則會(huì)使 4 把焊槍在空間中擺放占據(jù)很大的空間 安裝難度加大 2 2 采用螺栓連接的裝置設(shè)計(jì) 螺栓連接具有安裝 組裝方便 制造成本低等優(yōu)點(diǎn) 在使用精度要求不是 很高的情況下 使用螺栓裝置在成本控制上具有很大的優(yōu)勢(shì) 而本項(xiàng)目中需要 焊槍之間的距離能夠?qū)崿F(xiàn)毫米級(jí)別的調(diào)節(jié) 如果采用螺栓裝置由于螺紋孔之間 的距離不能太小 否則在連接裝置上鉆孔容易產(chǎn)生破壞 所以 在需要微距調(diào) 節(jié)的裝置中一般不使用螺栓連接裝置 2 3 采用卡盤裝置的連接裝置 為了節(jié)約成本 安裝調(diào)節(jié)方便的角度出發(fā) 在本項(xiàng)目中可以采用卡盤裝置 卡盤裝置示意圖如圖 1 5 所示 圖 1 5 卡盤裝置示意圖 如圖 1 5 所示 卡盤裝置上的卡子在外力的作用下可以在卡盤上左右移動(dòng) 卡盤裝置一般和工字梁配合使用 當(dāng)卡盤套在梁上時(shí) 放開卡子 卡子在彈簧 片的作用下 扣緊工字梁達(dá)到安裝固定 安裝示意圖如圖 1 6 所示 圖 1 6 卡盤安裝示意圖 卡盤與焊槍的安裝示意圖如圖 1 7 所示 圖 1 7 卡盤與焊槍的安裝示意圖 如圖 1 7 所示 T 字梁與絲桿機(jī)構(gòu)焊接在一起 焊槍機(jī)構(gòu)與卡盤機(jī)構(gòu)的卡 盤通過螺栓連接在一起 沿 T 型梁的長(zhǎng)度方向移動(dòng)卡盤就可以調(diào)節(jié) 4 把焊槍之 間的距離 然后放開卡盤裝置上的卡子 卡子在彈簧力的作用下 壓緊 T 型梁 從而實(shí)現(xiàn)卡盤與 T 型梁的連接 線性直線導(dǎo)軌副 一 結(jié)構(gòu) 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副是由導(dǎo)軌 滑塊 鋼球 返向器 保持架 密封端蓋及擋 板等組成 當(dāng)導(dǎo)軌與滑塊作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí) 鋼球就沿著導(dǎo)軌上的經(jīng)過淬硬和精密 磨削加工而成的四條滾道滾動(dòng) 在滑塊端部鋼球又通過返向裝置 返向器 進(jìn) 入返向孔后再進(jìn)入滾道 鋼球就這樣周而復(fù)始地進(jìn)行滾動(dòng) 返向器兩端裝有防 塵密封端蓋 可有效地防止灰塵 屑末進(jìn)入滑塊內(nèi)部 二 特點(diǎn) 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副是在滑塊與導(dǎo)軌之間放入適當(dāng)?shù)匿撉?使滑塊與導(dǎo)軌之間 的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng) 靜摩擦力之差很小 隨動(dòng)性極好 即驅(qū)動(dòng)信號(hào)與機(jī)械動(dòng) 作滯后的時(shí)間間隔極短 有益于提高數(shù)控系統(tǒng)的響應(yīng)速度和靈敏度 驅(qū)動(dòng)功率大幅度下降 只相當(dāng)于普通機(jī)械的十分之一 與 V 型十字交叉滾子導(dǎo)軌相比 摩擦阻力可下降約 40 倍 適應(yīng)高速直線運(yùn)動(dòng) 其瞬時(shí)速度比滑動(dòng)導(dǎo)軌提高約 10 倍 能實(shí)現(xiàn)高定位精度和重復(fù)定位精度 動(dòng)摩擦 大大降低二者之間的運(yùn)動(dòng)摩擦阻力 從而獲得 能實(shí)現(xiàn)無間隙運(yùn) 動(dòng) 提高機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)剛度 成對(duì)使用導(dǎo)軌副時(shí) 具有 誤差均化效應(yīng) 從而降低基礎(chǔ)件 導(dǎo)軌安裝 面 的加工精度要求 降低基礎(chǔ)件的機(jī)械制造成本與難度 導(dǎo)軌副滾道截面采用合理比值的圓弧溝槽 接觸應(yīng)力小 承接能力及剛度 比平面與鋼球點(diǎn)接觸時(shí)大大提高 滾動(dòng)摩擦力比雙圓弧滾道有明顯降低 導(dǎo)軌采用表面硬化處理 使導(dǎo)軌具有良好的可校性 心部保持良好的機(jī)械 性能 簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造